光源色溫與攝像技術

光源色溫與攝像技術摘要：光源色溫的大小直接影響所拍攝景物的色彩還原。主要介紹色溫的概念、特點和常用光源的色溫，以及如何通過改變光源色溫及調整攝像機的白平衡實現(xiàn)創(chuàng)作者的創(chuàng)作意圖。關鍵詞：光源色溫攝像技術在不同色溫的光源照射下，攝像機要想獲取良好的景物色彩，不進行相應的調整是不可能的。本文所要闡述的是光源色溫與攝像技術的關系。1光源色溫11色溫的概念色溫是借用完全輻射體的溫度來表示光源的光譜成分。當實際光源的光譜成分與完全輻射體（也稱絕對黑體）在某一溫度時的光譜成分一致或接近時，就用完全輻射體的溫度來表示實際光源的光譜成分。它既不是指光源的溫度，也不是表明光源的發(fā)光強度。它是光線顏色的一種標志，是表示光源光譜成分的概念。它一般用絕對溫度來表示，符號為K，K=°C+27312光源色溫的特點表1幾種典型熱輻射光源的成分光源色溫值K紅光綠光藍光中午陽光550033%34%33%鹵鎢燈320045%34%21%白熾燈260050%34%16%從表1可見，當光源色溫為5500K時，光源中所含紅光、綠光、藍光三種色光的比例大致相同，這時的光在人的視覺上為白光。當光源色溫逐漸低于5500K時，光源中紅光的成分逐漸增加，綠光成分保持不變，而藍光成分逐漸減少，這時的光在人的視覺上偏紅色。反之，當光源色溫逐漸高于5500K時，紅光減少，藍光增加，這時的光在人的視覺上偏藍青色。從表1中還可得出這樣的結論：熱輻射光源具有連續(xù)光譜，色溫值的高低，標志著紅光成分與藍光成分的變化，綠光成分保持不變。表2是幾種常用光源的色溫值。表2幾種常見光源的色溫值類別光源色溫值K自然光日出、日落時的陽光日出后1h日落前1h日出后2h日落前2h正午晴天陽光陰天晴藍天光2000350035004000?47004000?47006000左右6500以上10000人工光火柴的火焰蠟燭光40?60W白熾燈100?200W白熾燈鹵鎢燈（漠鎢燈、碘鎢燈）金屬鹵化物燈攝影日光燈電子閃光燈三基色熒光燈170018502600280032005600?60005500600032002攝像技術攝像是通過光-電轉換器件來實現(xiàn)的。當被攝景物反射的光線進入攝像機的變焦鏡頭時，經(jīng)濾光片校正色溫后，進入分色棱鏡，產(chǎn)生紅、綠、藍種顏色的光，經(jīng)光-電轉換器件產(chǎn)生3路電信號，經(jīng)處理、加工最后產(chǎn)生視頻信號。攝像機產(chǎn)生的視頻信號能否正確地再現(xiàn)被攝景物的色彩，與被攝景物光源色溫及攝像機濾光片的正確選擇有直接關系。3光源色溫與攝像之間的關系31光源色溫與物體顏色明亮程度的關系光源色溫的高低會直接影響物體顏色的明亮程度。當一塊紅色的物體被紅色的光源照射時，其紅色就會顯得特別明亮，如果被藍色的光源照射，其顏色就會變得暗淡。我們在日常生活中也有這樣的體會：在陰天散射光照射下的景物，藍、青色調的物體顯得較亮，而橙、紅色調的物體顯得較暗。這是因為陰天的散射光中，其藍、青色光的成分較多，而紅、橙色光的成分較少。正是由于不同色溫光源中的光譜成分不同，也就使被照射景物各種顏色的明亮程度發(fā)生了變化。32光源色溫在彩色攝像中與畫面彩色還原的關系無論何種型號的彩色攝像機，在生產(chǎn)時已設置在3200K的色溫，能夠正常還原景物的色彩。也就是說，無論被攝景物的光源色溫是多少，只要進入分色棱鏡的光源色溫是3200K，攝像機就能正確地再現(xiàn)被攝景物的色彩?？墒亲匀唤缰泄庠吹纳珳馗鞣N各樣，不全是3200K。要想使進入分色棱鏡的光源色溫接近3200K，就需要攝像機能對各種光源色溫進行校正。因此攝像機在鏡頭和光學分解系統(tǒng)之間加有旋轉式濾光片。表3是一般攝像機設置的4檔濾光片。表3攝像機設置的4檔濾光片濾光片檔位適合光源色溫適宜拍攝的環(huán)境13200K黎明、黃昏、在演播室內25600K+1/4ND室外晴朗天空下35600K室外多云或有雨的天空下45600K+1/16ND雪景、高山、海灘或其他特別清晰明亮的場景1檔為一片無色透明的濾光片。它對光源色溫不進行校正，只適合光源色溫為3200K的照明場合。2檔為將一片琥珀色的色溫轉換濾光片（相當于雷登85B濾光片）與一片阻光系數(shù)為4倍的灰濾光片合二為一的復合片。它把入射光的色溫由5600K轉換成3200K，允許25%的光通過。此檔適合在較明亮的外景自然光條件下拍攝。3檔只裝有一塊降色溫的雷登85B色溫轉換濾光片。它適合在較暗的外景自然光條件下拍攝。4檔和2檔基本相同，只是允許通過的光線為625%。它適合在雪景、高山、海灘環(huán)境下或在大光圈控制景深時使用。由于自然界中光源的色溫不只是5600K和3200K，并且其變化是連續(xù)的，而攝像機的4檔校正是跳變式的，所以只靠旋轉式濾光片來校正光源色溫，還不能使光源色溫與攝像機規(guī)定的平衡色溫相一致。例如：日出2h后，光源色溫在4700K左右，這時把攝像機濾光片放置在2檔，經(jīng)色溫校正后，實際進入分色棱鏡的光源色溫低于3200K，拍攝出的畫面會偏紅色，也就不能獲得滿意的色彩還原。為了解決這個問題，攝像機又增設了白平衡調整功能。它主要是通過調整紅、綠、藍三路電信號的放大程度，來實現(xiàn)在不同光源色溫照射下的場景中，白色物體的正確還原。4如何改變光源色溫和白平衡調整41如何改變光源室溫合理改變光源色溫可實現(xiàn)某種特殊氣氛。例如：要想獲得暖色調的畫面效果，可在鏡頭前加上橙紅色的濾光鏡；要想獲得冷色調的畫面效果，可在鏡頭前加上藍青色的濾光鏡。其規(guī)律是：在鏡頭前加上什么顏色的濾光鏡，所攝電視畫面就偏向什么顏色。42如何用白平衡調整來實現(xiàn)某種特殊效果攝像機白平衡電路調整的過程，是根據(jù)分色棱鏡產(chǎn)生的紅、藍兩路光信號轉換生成的電信號的大小，來控制紅、藍兩路視頻信號的增益，使紅、綠、藍3路電信號的幅度相等，以保證3路電信號合成后的顏色為白色。在調整時：如果對準的是白色卡片，就能準確地還原景物的色彩；如果對準的是帶有顏色的卡片，就不能很好地再現(xiàn)景物的色彩。例如：當用黃色卡片進行白平衡調整時，由于黃色卡片反射進入鏡頭的光線中黃色光譜成分增多，經(jīng)分色棱鏡后產(chǎn)生的紅色光成分增多，紅色電信號也相應增大，要想使紅、綠、藍3路電信號幅度相等，就必須在白平衡電路調整時降低紅色信號通道的增益，而紅色信號通道增益的降低，在用攝像機去攝取圖像時勢必會造成紅色信號通道的信號減弱，3路電信號合成后的圖像信號肯定會偏藍青色。這時攝像人員就可以通過使用不同顏色的卡片進行白平衡調整，來獲取某種特殊的藝術效果。其規(guī)律是：用什么顏色的卡片調白，攝取的電視信號就偏向此種顏色的補色，如：紅-青互補、綠-品互補、藍-黃互補等。為了獲得滿意的畫面效果，攝像人員了解和掌握光源色溫和白平衡調整之間的關系是很必要的。例如拍夕陽的景色，如果在拍攝前進行正常的白平衡調整，攝取的畫面就會很平淡，濃重的夕陽氣氛就會失去。因為夕陽光源的色溫在2000K左右，光源中所含紅色光譜成分比光源色溫為3200K所含紅色光譜成分多，把攝像機濾光片打到1檔調白后，攝像機本身就會把紅色的光譜成分吸收一部分，拍攝出的畫面也就不理想。如果在白天調好白平衡，傍晚拍攝，效果就會很理想。5結論總之，在彩色攝像中，光源色溫的高低是以攝像機規(guī)定的平衡色溫(3200K)為基礎的。當光源色溫與攝像機標定的平衡色溫一致時，畫面景物色彩正常還原；